Is the Helmholtz equation really sign-indefinite?

The usual variational (or weak) formulations of the Helmholtz equation are sign-indefinite in the sense that the bilinear forms cannot be bounded below by a positive multiple of the appropriate norm squared. This is often for a good reason, since in bounded domains under certain boundary conditions the solution of the Helmholtz equation is not unique at wavenumbers that correspond to eigenvalues of the Laplacian, and thus the variational problem cannot be sign-definite. However, even in cases where the solution is unique for all wavenumbers, the standard variational formulations of the Helmholtz equation are still indefinite when the wavenumber is large. This indefiniteness has implications for both the analysis and the practical implementation of finite element methods. In this paper we introduce new sign-definite (also called coercive or elliptic) formulations of the Helmholtz equation posed in either the interior of a star-shaped domain with impedance boundary conditions, or the exterior of a star-shaped domain with Dirichlet boundary conditions. Like the standard variational formulations, these new formulations arise just by multiplying the Helmholtz equation by particular test functions and integrating by parts.

Systematic selection of analogue redesign method for forward-type digital power converters

This article proposes a systematic approach to determine the most suitable analogue redesign method to be used for forward-type converters under digital voltage mode control. The focus of the method is to achieve the highest phase margin at the particular switching and crossover frequencies chosen by the designer. It is shown that at high crossover frequencies with respect to switching frequency, controllers designed using backward integration have the largest phase margin; whereas at low crossover frequencies with respect to switching frequency, controllers designed using bilinear integration with pre-warping have the largest phase margins. An algorithm has been developed to determine the frequency of the crossing point where the recommended discretisation method changes. An accurate model of the power stage is used for simulation and experimental results from a Buck converter are collected. The performance of the digital controllers is compared to that of the equivalent analogue controller both in simulation and experiment. Excellent closeness between the simulation and experimental results is presented. This work provides a concrete example to allow academics and engineers to systematically choose a discretisation method.

Density profiles in the raise and peel model with and without a wall; physics and combinatorics

We consider the raise and peel model of a one-dimensional fluctuating interface in the presence of an attractive wall. The model can also describe a pair annihilation process in disordered unquenched media with a source at one end of the system. For the stationary states, several density profiles are studied using Monte Carlo simulations. We point out a deep connection between some profiles seen in the presence of the wall and in its absence. Our results are discussed in the context of conformal invariance ( c = 0 theory). We discover some unexpected values for the critical exponents, which are obtained using combinatorial methods. We have solved known ( Pascal`s hexagon) and new (split-hexagon) bilinear recurrence relations. The solutions of these equations are interesting in their own right since they give information on certain classes of alternating sign matrices.

On a formula for the spectral flow and its applications

We consider a continuous path of bounded symmetric Fredholm bilinear forms with arbitrary endpoints on a real Hilbert space, and we prove a formula that gives the spectral flow of the path in terms of the spectral flow of the restriction to a finite codimensional closed subspace. We also discuss the case of restrictions to a continuous path of finite codimensional closed subspaces. As an application of the formula, we introduce the notion of spectral flow for a periodic semi-Riemannian geodesic, and we compute its value in terms of the Maslov index. (C) 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

An algebraic theory for generalized Jordan chains and partial signatures in the Lagrangian Grassmannian

We discuss an algebraic theory for generalized Jordan chains and partial signatures, that are invariants associated to sequences of symmetric bilinear forms on a vector space. We introduce an intrinsic notion of partial signatures in the Lagrangian Grassmannian of a symplectic space that does not use local coordinates, and we give a formula for the Maslov index of arbitrary real analytic paths in terms of partial signatures.

Depinning do fluxo de Josephson em compósitos YBa 2 Cu 3 O 7-delta/Ag

Apresenta-se neste trabalho um estudo experimental da dinâmica do fluxo magnético intergranular no cuprato supercondutor Y Ba2Cu3O7 e nos compósitos Y Ba2CU3O7 fi/Ag para várias concentrações de prata. Verificou-se que sob certas condições é possível separar os efeitos da dinâmica do fluxo de Josephson daqueles resultantes da dinâmica de Abrikosov. Através da técnica de medidas de magnetização DC foram obtidas as linhas de depinning inicial e de irreversibilidade magnética em campo magnético aplicado até 120 Oe. O revestimento dos grãos supercondutores aparentemente não afeta a energia de acoplamento dos elos fracos entre os grãos e o potencial de pinning até 16.1 % em peso de prata. A vantagem da mistura da prata é que esta melhora as propriedades mecânicas dos óxidos supercondutores além de melhorar as correntes críticas do sistema. Observamos que o depinning do fluxo de Josephson começa numa temperatura bem definida, dependendo do campo magnético aplicado e gradualmente aumenta com a temperatura até ou muito próximo do limite de irreversibilidade, acima do qual todo o fluxo intergranular (e intragranular) está livre. As linhas de irreversibilidade das nossas amostras podem ser entendidas dentro do modelo do Vidro supercondutor.

Obtenção das freqüências naturais em torres estaiadas pelo método da matriz de transferência, representando o feixe de cabos por uma rigidez horizontal dinâmica

O objetivo do presente trabalho é o estudo do comportamento, em termos de freqüências naturais de estruturas de torres estaiadas, para diversas situações de serviço. Para isso criou-se uma formulação para a determinação dessas freqüências, utilizando o método da matriz de transferência. O procedimento consiste na discretização da estrutura em elementos de barras, massas discretas, molas e amortecedores viscosos, para a representação da estrutura. Com relação aos cabos da torre estaiada, desenvolveu-se uma expressão que nos fornece a rigidez completa dos mesmos, apoiados nos extremos, com amortecimento viscoso e as propriedades físicas e geométricas uniformes. Além disso, os cabos podem ser inclinados e sujeitos à excitação horizontal harmônica no apoio superior. Nesse caso, considera-se uma deformada parabólica do cabo na posição de equilíbrio estático, e por outro lado, os deslocamentos dinâmicos são considerados pequenos. A rigidez do cabo é válida para um ângulo de inclinação que varia de zero (0) a noventa (90) graus. Esse método é aplicável a microcomputadores devido a pouca memória empregada no processamento de dados. Com esse intuito, foi elaborado um programa para microcomputadores de 16 bits, que possibilita o estudo da estrutura da torre sobre o efeito de flexão pura, torção pura ou acoplamento de ambos. Exemplos numéricos de torres estaiadas e do comportamento da rigidez de cabos foram desenvolvidos para as mais diversas situações de cálculo.

Transição súbita e quebra de aproximação modulacional em sitemas espaço-temporais

O caos e a incoerência nas interações conservativas de três ondas e a transição súbita para o caos na equação não linear de Klein Gordon são estudados. É analisada a influência da presença de caos sobre a incoerência no problema da interação de um tripleto de ondas quando um modelo de aproximação adiabática deixa de ser válido. É encontrado um limiar para o valor do descasamento do tripleto de ondas, abaixo do qual a coerência e o acoplamento entre as ondas é o comportamento dominante. Na equação não linear de Klein Gordon estudou-se a transição entre um regime de dinâmica modulacional para um de caos espaço temporal e foi encontrada uma curva crítica no plano amplitude-frequência que o divide em regiões onde só existe transição para o caos caso o valor de amplitude exceder um certo limiar.

Perfil da indústria brasileira de biotecnologia centrado nas relações com o mercado

O futuro das empresas de base tecnológica depende essencialmenteda maximização do seu desempenho nas relações que elas estabeleçam com seus mercados, e do equilíbrio entre as suas competências tecnológicas e mercadológicas. Neste contexto, o "braço" de mercado das empresas é constituído pelo marketing, que atua como função maximizadora. Na indústria brasileira de biotecnologia, além de incipiente, ele é desconhecido, constituindo-se num verdadeiro calcanhar-de-Aquiles do acoplamento entre oferta e demanda. Este trabalho retrata, pela primeira vez, o perfil das atividades da indústria brasileira de biotecnologia, centrado nas relações com o mercado e busca avaliar o estágio atual da relação existente entre as competências tecnológicas e as mercadológicas das empresas. Tem por objetivos propiciar informações essenciais e realizar um diagnóstico inicial sobre o tema, para que os personagens envolvidos possam tomar consciência de seus pontos fortes e fracos e, em decorrência, assumir posturas e elaborar planos para um reposicionamento e o desenvolvimento de competências específicas em suas relações com o mercado. A partir de estudo exploratório qualitativo, seguido de estudo descritivo com uma amostra de 54 empresas e dados do primeiro semestre de 1996, é feita a descrição das características gerais relativas à gestão e à tecnologia das empresas, sendo dada atenção especial às atividades de marketing. São analisadas as relações entre as competências técnicas e mercadológicas das empresas, apresentadas as decorrentes implicações, formuladas recomendações à indústria e sugeridas questões para futuras pesquisas. As organizações estudadas atuam essencialmente no mercado industrial e buisinessto- business, mostrando-se como technology push e praticando muito mais uma filosofia de gestão "produtos-orientada" do que "mercado orientada". Exercem somente em parte, as atividades essenciais da função marketing. A relação mercado-tecnologia mostra a supremacia da competência tecnológica sobre a mercadológica, indicando que, para ganhar maior competitividade, a maioria das empresas deve rever seu atual posicionamento, planejar e promover significativo desenvolvimento de competências mercadológicas específicas.

Modelo de sacola quiral com superfície difusa : um estudo das propriedades dos hádrons

o modelo de sacola difusa é um modelo hadrônico que possui aspectos tanto do modelo de sacola do MIT (conservação da energia e momentum, energia de vácuo da QCD) quanto dos modelos de potencial relativísticos (confinamento obtido através de um potencial). O modelo desenvolvido também é um modelo quiral, com a propriedade única de que o campo piônico é suprimido no interior da sacola por meio de um potencial escalar, e no entanto a simetria quiral é preservada. O modelo também é único em que podese controlar o quanto o campo piônico pode penetrar no interior da sacola (em todos os outros modelos, os píons ou entram livremente na sacola ou permanecem totalmente excluídos de seu interior). Nós calculamos as massas do octeto fundamental dos bárions levando em conta as correções de centro de massa, troca de um glúon e troca de um píon. Também calculamos a constante de acoplamento píon-núcleon, a carga axial do núcleon, assim como os raios de carga, momentos magnéticos e fatores de forma eletromagnéticos do próton e do neutron. Exceto pelos fatores de forma eletromagnéticos, a concordância com os resultados experimentais foi excelente, e os resultados indicam que o campo piônico é suprimido somente na vizinhança do centro da sacola.

Análise dinâmica de vigas assimétricas em curva com parede fina e aberta submetidas a ação de carga móveis

Fundamentalmente, o presente trabalho faz uma análise elástica linear de pontes ou vigas curvas assimétricas de seção transversal aberta e de parede fina, com propriedades físicas, geométricas e raio de curvatura constantes ao longo do eixo baricêntrico. Para tanto, utilizaram-se as equações diferenciais de VLASOV considerando o acoplamento entre as deformações nas direções vertical, transversal, axial de torcão nal. Na solução do sistema de quatro equações com derivadas parciais foi utilizado um apropriado método numérico de integração (Diferenças Finitas Centrais). A análise divide-se, basicamente, em dois tipos: análise DINÂMICA e ESTATICA. Ambas são utilizadas também na determinação do coeficiente de impacto (C.M.D.). A primeira refere-se tanto na determinação das características dinâmicas básicas (frequências naturais e respectivos modos de vibração), como também na determinação da resposta dinâmica da viga, em tensões e deformações, para cargas móveis arbitrárias. Vigas com qualquer combinação das condições de contorno, incluindo bordos rotulados e engastados nas três direções de flexão e na torção, são consideradas. 0s resultados da análise teórica, obtidos pela aplicação de programas computacionais implementados em microcomputador (análise estática) e no computador B-6700 (análise dinâmica), são comparados tanto com os da bibliografia técnica como também com resultados experimentais, apresentando boa correlação.

Estudo experimental e teórico das propriedades magnéticas e supercondutoras dos compostos borocarbetos da série Y(Ni 1-x Mn x) 2 B2 C com x = 0,0, 0,01, 0,025, 0,05, 0,10 e 0,15

Apresentamos neste trabalho os resultados de um estudo experimental e teórico dos compostos borocarbetos supercondutores da série Y(Ni1-xMnx)2B2C com x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,10; 0,15. A principal motivação para este trabalho foi investigar a estrutura eletrônica e a possível formação do momento magnético sobre os átomos de impureza de Mn nos compostos Y(Ni1- xMnx)2B2C. O aparecimento do momento magnético localizado no sítio da impureza possibilitou estudar a influência do Mn sobre o mecanismo de quebra de pares supercondutores e sobre as propriedades magnéticas do composto. Os borocarbetos são compostos de estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado e altamente anisotrópicos (c/a~3). São intermetálicos de alta temperatura crítica supercondutora Tc, com forte acoplamento elétron-fonon. Em alguns casos podem apresentar ordem magnética, supercondutividade e também coexistência ou competição energética entre ambos. As medidas de transporte eletrônico, em função da temperatura, foram feitas utilizando-se um detector síncroton baseado na técnica de quatro pontos operando na faixa de 4,2K até 300K. Essas medidas possibilitaram o estudo das propriedades relacionadas ao transporte eletrônico na fase supercondutora. Na fase normal, extraiu-se a dependência em energia da função espectral de fonons α² F (ω) para alguns compostos da série estudada. As medidas magnéticas em função da temperatura e do campo magnético foram feitas utilizando-se um SQUID (Superconducting Quantun Interference Device – Quantun Design Model MPMS XL). Tais medidas permitiram a caracterização das propriedades magnéticas de nossas amostras. Em particular determinou-se o valor, em regime de saturação, do momento magnético associado ao sítio cristalino do Mn. Foram determinadas também as correntes críticas supercondutoras usando o Modelo de estado crítico de Bean e a variação da temperatura crítica supercondutora (Tc) com a mudança do campo externo aplicado. As medidas magnéticas permitiram a obtenção do diagrama que relaciona o campo crítico inferior (HC1) e a temperatura, variando-se a concentração do átomo dopante de manganês. Foi feito um esforço teórico no sentido de interpretar os resultados experimentais. Para isso foram usados três modelos: O modelo de estado crítico de Bean já citado acima e um modelo baseado na fórmula de Ziman usando uma aproximação para a função espectral de fonons para descrever a resistividade no regime de alta temperatura. Além disto, usou-se o modelo de duas sub-redes para a descrição do momento magnético das impurezas de Mn, em função da concentração, na série Y(Ni ) ( 2 ω α F 1-xMnx)2B2C.

Autopoiese e sociedade : a rede integrada de serviços da Restinga na teoria dos sistemas vivos

Este estudo busca a compreensão de uma rede social através da Teoria dos Sistemas Vivos. Por sistema vivo entende-se aquele que, mantendo sua organização distinta por um observador (identidade sistêmica), realiza câmbios em sua estrutura (elementos constituintes) no processo de produção de si mesmo (autopoiese). Por serem abertos ao fluxo de matéria e energia, os sistemas autopoiéticos realizam seus câmbios estruturais a partir de interações com outros sistemas, ou acoplamentos estruturais. É feita uma breve contextualização teórica a respeito das descobertas da física contemporânea até a noção de redes autopoiéticas seu uso na psicologia social e institucional. Foi escolhida como objeto de estudo a Rede Integrada de Serviços do Bairro Restinga, em Porto Alegre, através da observação de suas reuniões (diários de campo) e transcrições de suas atas, bem como documentos enviados pela e para a Rede como sistema. São analisados três momentos de sua autopoiese: sua constituição como espaço aberto e múltiplo, seus movimentos com fins organizativos (auto-regulação) e um acoplamento com outro sistema. Por fim, discute-se a importância da pesquisa, pela sua integração entre a teoria dos sistemas vivos e a possibilidade de uma nova sociedade.

Simulação numérica de esteiras em transição utilizando o método dos contornos virtuais

Simulações Numéricas são executadas em um código numérico de alta precisão resolvendo as equações de Navier-Stokes e da continuidade para regimes de escoamento incompressíveis num contexto da turbulência bidimensional. Este código utiliza um esquema compacto de diferenças finitas de sexta ordem na aproximação das derivadas espaciais. As derivadas temporais são calculadas usando o esquema de Runge-Kuta de terceeira ordem com baixo armazenamento. Tal código numérico fornece uma representação melhorada para uma grande faixa de escalas de comprimento e de tempo. As técnicas dos contornos imersos acopladas ao método dos contornos virtuais permitem modelar escoamentos não-estacionários sobre geometrrias complexas, usando simplesmente uma malha Cartesiana uniforme. Por meio de procedimentos de aproximação/interpolação, as técnicas dos contornos imersos (aproximação Gaussiana, interpolação bilinear e redistribuição Gaussiana), permitem a representação do corpo sólido no interior do campo de escoamento, com a superfície não coincidindo com a malha computacional. O método dos contornos virtuais, proposto originalmente por Peskin, consiste, basicamente, na imposição na superfície e/ou no interior do corpo, de um termo de força temporal acrescentando às equações do momento. A aplicação deste campo de força local leva o fluido ao repouso na superfície do corpo, permitindo obter as condições de contorno de não-deslizamento e de não penetração de fluido na parede. A análise das oscilações induzidas no escoamento-contorno pelo processo de desprendimento de vórtices na esteira do cilindro circular e de geometria retangulares na incidência, para números de Reybolds variando de 40 a 400, confirma a eficiência computacional e a aplicabilidade das técncias implementadas.

Escadas de spin integráveis

Neste trabalho definimos três modelos de escadas de spin integráveis novos que correspondem a variações de um modelo de escada de spin baseado na simetria SU(4). Os modelos são exatamente solúveis através do método do ansatz de Bethe e as equações do ansatz de Bethe, os autovalores de energia e o gap de spin são derivados e propriedades físicas interessantes são discutidas. Inicialmente apresentamos um modelo de escada de spin integrável que possui um parâmetro livre além do acomplamento ao longo dos degraus. Determinamos a dependência do parâmetro anisotrópico na transição de fase entre uma região com gap e outra sem gap. Nós também mostramos que o modelo é um caso especial de uma Hamiltoniana mais geral que possui três parâmetros livres. A susceptibilidade magnética em função da temperatura é obtida numericamente e sua dependência no parâmetro anisotrópico é determinada explicitamente. Uma comparação entre o gap de spin obtido através da curva de susceptibilidade magnética e aquele obtido das equações do ansatz de Bethe é feita e uma boa concordância encontrada. A conexão com alguns compostos é apresentada e mostramos que os nossos resultados ajustam bem a curva da susceptibilidade magnética dos compostos KCuCI3, CU2(C5H12N2hC14e (C5H12NhCuBr4. A seguir nós propomos dois tipos diferentes de modelos integráveis com impurezas. Mostramos em ambos os casos que uma transição de fase entre uma região com gap e outra sem gap ocorre para um valor crítico do acoplamento ao longo dos degraus. Além disso, a dependência das impurezas na transição de fase é determinada explicitamente. Em um dos modelos o gap diminui com o aumento da intensidade da impureza A. E, fixando a intensidade de impureza A, é observada uma redução do gap com o aumento da concentração de impurezas. Este resultado está qualitativamente de acordo com resultados experimentais.